8. Какая характеристика грунта является основной при расчете осадки основания? Назовите способы ее определения в лабораторных и полевых условиях и укажите интервалы изменения для различных грунтов.

Сжимаемость грунта под нагр-кой обуслов-на изменением объема пор, то есть переупаковкой частиц.

Лабораторные испытания грунта на сжимаемость проводят, в компрессионных приборах (одометрах) без возм-сти бок-го расширения.

Схема компрессионного прибора:

1 - поршень; 2 - гильза 3 - образец грунта; 4 - перфорированное днище; 5 - камера с водой.

Результаты испытаний представляют графически в виде компрессионной кривой:  = f (p) или e = f (p)

ε - относительная деформация ( = S / h₀ ); S – осадка образца; е - коэффициент пористости;

р – давление под поршнем (p = N/A); N – усилие, действующее на поршень; А – площадь поршня (образца). Коэфф-т пористости на каждой ступени нагр. вычисляют по формуле: e = e₀ -  (1+e₀), е₀ – начальный коэфф-т пористости.

Выполнив линейную аппроксимацию кривых в заданном интервале давлений, получают модуль деформации грунта, кот. используют для расчета осадок оснований сооружений:

или

где: p/; p/e - тангенс угла наклона аппроксимац-ных прямых к оси ординат;

β –учитывает отсутствие поперечных деформаций образца при испытаниях:

v – коэфф-т поперечной деформации (Пуассона).

Наиболее надежным спос-м определения модуля деформаций (полевые условия) являются штамповые испытания. Испытание грунта статической нагрузкой:

1 - анкер; 2 - домкрат 3 - упорная балка; 4 - штамп.

Расчетная формула имеет вид: ,

где:  - коэфф., приним. для круглых жестких штампов = 0,8; d - диаметр штампа;

p / S - tg угла накл. аппроксимац-й прямой к оси ординат.

Модуль деформ-и грунта зависит от расчет. интервала давл-й. Для песков и крупнообломочных грунтов Е =20-50МПа, глины и суглинки 10-30 МПа, илов и торфов менее 3-5 МПа, торф 0,4-1 МПа. Грунты с Е<5 МПа - считаются слабыми.

8. Назовите известные Вам методы расчета осадки основания фундамента. Поясните основные положения расчета по этим методам.

Метод послойного суммирования

Расчет конечной осадки вы­полняют в следующем порядке:

инженерно-геологические элементы в основании фундамента разбивают на элементарные слои толщиной h= (0,2...0,4)b, где b - ширина подошвы фундамента (меньший размер);

на границах слоев вычисляют напряжения от собственного ве­са грунта σzg и дополнительные напряжения от фундамента σzp и строят соответствующие эпюры;

строят эпюру 0,2 σzg и по точке ее пересечения с эпюрой σzp определяют положение нижней границы сжимаемой толщи; если найденная граница находится в слое "слабого" грунта (Е < 5 МПа) или такой слой залегает непосредственно под ней, то вместо эпюры 0,2 σzg для определения положения нижней границы сжимаемой тол­щи строят эпюру 0,1 σzg;

в пределах сжимаемой толщи (от подошвы фундамента до нижней границы) вычисляют осадку основания как сумму осадок элементар­ных слоев:

де n - число слоев;

σzpi - среднее значение σzp в элементарном i-м слое, равное полусумме напряжений на кровле и подошве слоя,

Ei - модуль деформации рассматриваемого слоя грунта.

При ширине подошвы сооружения более 20м положение нижней границы сжимаемой толщи находят из условия σzp=0,5σzg, а при наличии грунтов с Е < 5 МПа из условия σzp=0,5σz.

Метод линейно деформированного слоя конечной толщины (К.Е. Егорова)

Его применяют : а) если в пределах сжимаемой толщи опред по методу послойного суммирования залегает слой с Е>100МПа. В этом случае осадка определяется по глубине малосжимаемого грунта. Б) Если диаметр фундамента больше 10 см и E>10Мпа . Глубина сжимаемой толщи определяется по формулам Н=(9+0,15В)Кр- для глины Н=(6+0,1В)Кр- для песков.

Метод эквивалентного слоя грунта (Цытовича)

8. Основные допущения и порядок расчета осадки основания во времени.

При развитии осадки поверхности слоя грунта, загруженного сплошной нагрузкой, во времени происходит фильтрация воды либо только вверх, либо вверх и вниз. При расчете осадки фундамента во времени Н. А. Цытович рекомендует принимать распределение уплотняющих напряже­ний по эквивалентной треугольной эпюре. В этих случаях при­нимают фильтрацию воды условно только по вертикали. При однородном грунте в пределах сжимаемой толщи рас­сматривают два характерных вида фильтрации воды:

1. Однородный пылевато-глинистый грунт залегает мощным слоем. Фильтрация воды развивается преимущественно вверх. Схемы основных направлений фильтрации воды при однородном грунте в основании

2. Слой однородного пылевато-глинистого грунта подсти­лается фильтрующим слоем, расположенным в нижней точке треугольной эпюры напряжений (рис.б). Высоту треугольной эпюры следует принять равной 2h. Если треугольную эпюру разбить пунктир­ными линиями, то осадка во вре­мени будет развиваться от действия прямоугольной эпюры уплотняющих давлений AEFD и от действия двух треугольных эпюр уплотняющих давлений РЕВ и DCF. При том под действием первой треугольной эпюры фильтрация происходит снизу вверх, а под действием второй — сверху вниз.

При слоистом залегании грунтов в пределах сжимаемой толщи возможны различные случаи расчетов осадки фундамен­тов во времени. Средние значения коэффициента фильтрации в пределах сжимаемой толщи , где h_a — мощность сжимаемой толщи (активной зоны); hi— мощность 1-го слоя грунта; kfi— коэффициент фильтрации грунта i-го слоя.

где h — путь фильтрации воды. При слоистом залегании грунтов направления фильтрации отжимаемой воды зависят от водопроницаемости слоев.

На рис. даны схемы характерных напластований грунтов. Схема на рис.а: водопроницаемость грунтов по мере увеличения глубины уменьшается, т. е. kf1 > Kf₂ > Kfз. При та­ком напластовании затухание осадок во времени приближенно определяют как для случая «2». Схема на рис.6: под сжимаемой толщей залегает про­слойка хорошо фильтрующего грунта; наименьшей водопроницаемостью обладает средний слой, т. е. kf1 > kf2 < Kf3- При та­ком напластовании принимают, что вода отжимается вверх и вниз. Принимая путь фильтрации h = 0,bh_a (где h_A — мощность сжимаемой толщи). Схема на рис. в: в толще хорошо фильтрующих грун­тов залегает слой глины или суглинка. При этом дополни­тельно определяют осадку, происходящую в результате уплот­нения слоя слабо фильтрующего грунта. Развитие этой осадки рассматривают во времени. Вследствие фильтрации воды из слоя пылевато-глинистого грунта в основном вверх и вниз рас­чет осадки во времени может быть сведен, как указано выше, к случаю «О». При этом путь фильтрации h принимают равным h2/2. При расчете учитывают развитие осадки во времени только слоя пылевато-глинистого грунта. Нарастание осадки во времени вследствие деформации верхнего и нижнего слоев песка происходит в процессе приложения нагрузки